31 - 03 - 2020

Kouder wassen dankzij ingenieuze chemie

Chemie Magazine presenteert 10 klimaatinnovaties. De chemische industrie reduceert de CO2-uitstoot niet alleen door de eigen processen te verduurzamen, maar zorgt via haar producten ook voor minder uitstoot in andere sectoren. Deel 3: lage-temperatuurwasmiddelen.


In het kort

  • De meeste energie voor een wasje zit in het opwarmen van het waswater.
  • Lage-temperatuurwasmiddelen besparen jaarlijks het stroomverbruik van een middelgrote stad.
  • De wasmiddelenindustrie heeft inmiddels al producten op de markt voor 20 en 15 graden.

 

Energiezuinig wassen is vooral het resultaat van de factor ‘chemie’

De chemie maakt wassen op steeds lagere temperaturen mogelijk door ingenieuze ‘zeep’ te ontwikkelen. Dankzij die lage-temperatuurwasmiddelen vraagt een was inmiddels zeker driemaal minder elektriciteit dan 50 jaar terug. En het eind is nog niet in zicht: we kunnen nóg kouder wassen.

Door: Marga van Zundert

Zetten we in de jaren zestig en zeventig de wasmachine standaard op 60 voor de bonte en 90 graden voor de witte was, in 2020 ligt de gemiddelde wastemperatuur in Nederland net onder de 40 graden. Dat scheelt behoorlijk in CO2-uitstoot want de meeste energie (circa 80 procent) gaat zitten in het opwarmen van het waswater. Vooral in de jaren tachtig en negentig daalde het energie- en ook waterverbruik voor de was hard. Zouden Nederlanders nog steeds op dezelfde manier wassen als daarvoor, dan zouden we elk jaar bijna 600 miljoen kilo CO2 meer uitstoten. Zo besparen we jaarlijks het stroomverbruik uit van een stad als Vlaardingen of Almelo.

We wassen dus met minder water (50-55 liter) en bij lagere temperaturen, toch komt de was nog steeds schoon en fris uit de machine. Hoe kan dat? De Duitse onderzoeker Herbert Sinner stelde al in de jaren zestig dat het resultaat van een wasje afhangt van vijf factoren: tijd, hoeveelheid water, beweging, temperatuur en ‘chemie’. Verminder je er twee (temperatuur en water), dan moeten een of meer andere toenemen om eenzelfde wasresultaat te behalen.

Beweging, tijd en/of ‘chemie’ moesten dus omhoog. Een moderne machine brengt de was inderdaad meer in beweging. Het effect van het ouderwetse schrobbord of de schrobborstel haalt een machine niet, daar zou textiel ook te veel van slijten Een wasprogramma duurt gemiddeld langer dan in de jaren tachtig, maar energiezuinig wassen is vooral het resultaat van de factor ‘chemie’. De chemische industrie ontwikkelde betere wasmiddelen: oppervlakte-actieve stoffen, bleekmiddelen en enzymen die prima werken bij lage temperaturen. Voor een normale was is 30 graden voldoende.

 

Vlekken

Maar vlekken en geurtjes laten verdwijnen is geen eenvoudige klus. Goed wateroplosbare stoffen zoals suiker of zout uit zweet, spoelen relatief makkelijk weg met het waswater. Maar in vlekken zitten ook deeltjes (zand, modder, kruimels), kleurstoffen (wijn, thee, chocolade, gras), plakkerige eiwitten en zetmeel (aardappelpuree, pudding) en niet te vergeten: vet (jus, olie). Die stoffen blijven liever op en in het textiel hangen dan dat ze gaan zwemmen.

Om ze toch weg te wassen zijn allereerst oppervlakte-actieve stoffen nodig, hét basisingrediënt van alle wasmiddelen. Deze stoffen lijken chemisch gezien op de ouderwetse zeep. Het zijn moleculen met twee ‘gezichten’: een vrij kleine ‘kop’ die zich het meest thuisvoelt in water en een lange vetachtige staart die zich juist het liefst omringt met andere waterafstotende stoffen. Oppervlakte-actieve stoffen zijn er in veel variaties: met geladen of ongeladen kop, positief of negatief, met langere en kortere staarten, recht, krom en/of vertakt. Die staarten hechten aan textiel, waardoor ze de vezels bevochtigen, want de koppen omringen zich met water. Nog liever hechten de staarten zich op de vet- en olieachtige stoffen in vlekken en kunnen die vervolgens meenemen het waswater in. Zo wordt het vuil omringd door oppervlakte-actieve stoffen afgevoerd richting riolering.


Enzymen

Wasmiddelfabrikanten gingen op zoek naar goed in koud water oplossende oppervlakte-actieve stoffen voor lage-temperatuurwasmiddelen. Ze synthetiseerden en testen allerlei variaties, waarbij naast oplosbaarheid ook het schuimgedrag van belang is. Oppervlakte-actieve stoffen vormen in water microstructuren die van belang voor de werking.

Ook de microstructuren die ze vormen in water zijn van belang voor de werking. De waterafstotende staarten kruipen graag bij elkaar, net als de koppen. Gunstig is de vorming van kleine micellen: bolvormige structuren met alle staarten naar binnen gericht. Ze pikken vuil op en houden het ‘binnenin’ vast. Nog steeds vinden er kleine verbeteringen plaats door bestudering van de eigenschappen van (nieuwe) oppervlakte-actieve stoffen.

Eiwitten, zetmeel en ook vetten bestaan uit grote moleculen die niet makkelijk loskomen van textiel. Een belangrijk hulpmiddel om deze vlekken op te lossen zijn enzymen. Respectievelijk proteases, amylases en lipases knippen de stoffen op, waarna de kleinere delen makkelijker oplossen of door oppervlakte-actieve stoffen worden afgevoerd. Biotex was eind jaren vijftig het eerste ‘biologisch actieve wasmiddel’. Inmiddels bevat ook elk huismerk enzymen. Ze zijn een belangrijke factor in het schoon wassen van bonte was met vet-, bloed- of grasvlekken op lage temperaturen.

Enzymen zijn zelf eiwitten en erg kwetsbaar. Ze breken snel af en verliezen makkelijk hun vorm en daarmee activiteit. Met moderne biotechnologie (protein engineering) werd het mogelijk robuuste varianten te maken die ‘verpakt’ in een poeder of capsule hun werking maandenlang behouden. Een bekende manier om enzymen te stabiliseren is bijvoorbeeld het inbouwen van extra di-sulfidebruggen in het molecuul, wat ze vormvast maakt. Door selectie en genetisch ‘sleutelwerk’ zijn er nu enzymen die bij 30 en zelfs bij 15 graden hun werk doen, terwijl ze van nature actief zijn bij lichaamstemperatuur.

 

Bleken

Op witte was zijn gekleurde vlekken – koffie, rode wijn, deodorant – wellicht het meest storend en hardnekkig. Een oplossing is ‘bleken’: de kleurstof in de vlek vernietigen met een oxidator. Vroeger werd het witgoed in de zon gehangen of buiten na onweer. Dan zorgt uv-licht of ozon ervoor dat kleurstoffen opbreken en vlekken ontkleuren. In wasmiddelen zitten chemische bleekmiddelen, stoffen als natriumpercarbonaat. Wanneer ze oplossen in waswater ontstaat waterstofperoxide, dat weer ontleedt tot reactief zuurstof. Het ontkleuringseffect is bekend van blondering in de kapsalon. Oxidatie door peroxide vindt echter pas plaats vanaf 60 graden. De vondst van bleekactivators zorgde ervoor dat de middelen ook bij lagere temperaturen hun werk doen. De eerste en wellicht bekendste activator is taed (tetra-acetylethyleendiamine). Deze stof reageert bij 30 graden met waterstofperoxide en zorgt zo voor het ontstaan van perazijnzuur, dat kleurstoffen laat verdwijnen.

 

Samenspel

Een wasmiddel is dus een complexe mix van oppervlakte-actieve stoffen, enzymen, bleekmiddel en bleekactivator. En dan hebben we het nog niet gehad over toevoegingen zoals waterontharders, parfums, witmiddelen, kleur- en textielbeschermers. Of hulpstoffen die zorgen dat het wasmiddel de gewenste vorm heeft: een droog, compact poeder, een vloeistof, een tablet of kleurrijke ‘capsule’. Of over milieueisen. Een wasmiddel moet uiteraard goed afbreekbaar zijn in de afvalwaterzuivering en het oppervlaktewater niet bemesten. Het samenstellen van een totaalformule voor een wasmiddel is zo een kunst op zich. De stoffen mogen elkaars werk niet verstoren.

Belangrijke vraag voor het klimaat is: kunnen we nog kouder wassen? Ja, luidt het antwoord van de wasmiddelenindustrie, die al producten op de markt heeft voor 20 en 15 graden. De nieuwere wasmachines hebben ook wasprogramma’s voor deze temperaturen. In Zuid-Europa is wassen op 25 graden al de norm aan het worden, aldus branchevereniging NvZ - Schoon, Hygiënisch, Duurzaam.

De crux zit ook hier weer vooral in de chemie: geoptimaliseerde enzymen voor lage temperaturen, maar ook nieuwe oppervlakte-actieve stoffen. Daarnaast proberen wasmiddelproducenten ook de CO2-footprint van hun product te verminderen (die overigens laag is vergeleken bij de CO2-uitstoot van de was draaien zelf). Dat gebeurt bijvoorbeeld door over te schakelen naar oppervlakte-actieve stoffen op basis van hernieuwbare, biobased grondstoffen en door compactere formuleringen, die zorgen voor minder transportuitstoot.

 

Getallen

  • Lage-temperatuurwasmiddelen sparen jaarlijks het elektriciteitsverbruik uit van een complete stad als Vlaardingen of Almelo.
  • Een gemiddeld Nederlands huishouden doet 2,9 wassen per week op gemiddeld iets onder de 40 graden, dat kost 5 procent van ons stroomverbruik.
  • Wanneer heel Europa 3 graden kouder zou wassen, vermindert dat de CO2-uitstoot vergelijkbaar met die van zeker 700.000 voertuigen.


Schoon én schoon

Een was is schoon na een was op 95, 60, 40 of 30 graden. Hygiënisch gezien is er echter een verschil. Een was bij lage temperatuur vermindert het aantal ziektekiemen doordat ze deels wegspoelen en zeep schadelijk is. Maar de meeste bacteriën, schimmels en virussen overleven een rondje wasmachine; de was wordt niet gedesinfecteerd. Pas vanaf circa 55 graden vallen micro-organismen uit elkaar door de hitte. Vanuit hygiënisch oogpunt is het daarom verstandig onderbroeken, sokken en beddengoed te wassen bij hogere temperaturen. Voor kwetsbare groepen (pasgeborenen, zieken) kan het om gezondheidsredenen verstandig zijn dat bij alle was te doen. Bij gezonde mensen is dat zeker niet nodig. Af en toe een hete was is ook goed voor de hygiëne van de wasmachine zelf. Bacteriën en schimmels kunnen in een vochtige trommel gaan groeien, zich vervolgens over je was verspreiden en voor een muf luchtje zorgen. De deur van de machine op een kier zetten zodat de trommel goed droogt, helpt ook.
 

Wasje in cijfers

Wastemperatuur (°C)

Kosten (euro)

Benodigde energie (kWh)

CO2-uitstoot (kilo)

In autokilometers

90°C

0,49

2,17

1,21

11,4

60°C

0,27

1,20

0,67

6,3

40°C

0,17

0,75

0,42

4,0

30°C

0,08

0,35

0,20

1,9

Nb. Was met ‘grijze’ stroom

Bronnen: Nibud, RVO, Compendium voor de leefomgeving, Jato


Betrokken bedrijven

BASF ontwikkelt en produceert ingrediënten voor wasmiddelen binnen de divisie Care Chemicals. Het gaat om oppervlakte-actieve stoffen, enzymen en diverse hulpstoffen voor witte en bonte was. Het nieuwste enzym Lavergy, een protease, is geschikt voor wassen bij 20 graden. Het enzym werkt juist in combinatie met de oppervlakte-actieve stof Sokolan goed tegen gras- en moddervlekken in (sport)kleding, belooft het multinationale chemiebedrijf.

Kolb, onderdeel van multinational KLK, produceert oppervlakte-actieve stoffen in Moerdijk en Delden, onder andere voor (lage-temperatuur)wasmiddelen. De producten van Kolb zijn (deels) biobased. Hernieuwbare plantaardige oliën zoals palmolie (RSPO gecertificeerd) en koolzaadolie zijn de belangrijkste grondstoffen. Enkele producten dragen het Europese Ecolabel, dat eisen stelt aan snelle bio-afbreekbaarheid en toxiciteit in water.

Andere bedrijven die oppervlakte-actieve stoffen of de grondstoffen daarvoor produceren zijn onder meer Maschem, Nouryon en Wilmar.

 


Lees meer over dit onderwerp via de tag(s):
Chemie Magazine

Onderdeel van dossier(s):